Come e cosa misura un amperometro

I tre strumenti di misura essenziali per le cose elettriche: voltmetri, amperometri e ohmmetri. Devi aver usato questi strumenti, non uno o due di loro, ma tutti. Non è possibile che un ingegnere elettrico non abbia esperienza in queste cose. Sono fondamentalmente facili da usare e da realizzare, ma per ora, concentriamoci sugli amperometri. Per questo motivo, impareremo cosa misura un amperometro per ora.

Un amperometro è un dispositivo per misurare la corrente in un circuito elettrico o più precisamente, il flusso di elettricità. Come abbiamo letto nella spiegazione di base di un circuito elettrico, l’unità di misura della corrente elettrica in Ampere, con il simbolo di “A”.

Quindi, l’amperometro o amperemetro è uno strumento per misurare quanti “Ampere” nel circuito. Non dovete stupirvi se trovate l'”amperometro” perché la gente spesso lo ha scambiato.

Sembra abbastanza simile ma quello giusto è “amperometro”. Strano? Ma è quello che è. Non è così gravemente sbagliato ma suona così strano.

Che cos’è l’amperometro

La corrente elettrica ha l’unità SI di Ampere, quindi il suo strumento di misura è chiamato amperometro o semplicemente amperometro. Anche se ci sono due tipi di corrente: Corrente Alternata e Corrente Diretta, l’amperometro non ha problemi a misurare entrambi.

Da questa breve spiegazione concludiamo la domanda:

Cosa misura un amperometro?
L’amperometro serve a misurare la corrente elettrica nel circuito elettrico, misurata in Ampere (A).

L’amperometro è progettato utilizzando una bobina mobile con un puntatore mosso da un galvanometro. Non confondetelo con un voltmetro quando lo collegate ad un circuito elettrico. Bisogna collegare l’amperometro in serie con l’elemento del circuito. Un amperometro è progettato per avere una resistenza molto bassa al suo interno.

Perché?

Usando la legge di Ohm dove I = V/R è ovvio che abbiamo bisogno che la resistenza sia la più bassa possibile perché non vogliamo cambiare il valore della corrente. Immaginate lo schema qui sotto, il circuito ha una fonte di tensione di 10 V e una resistenza di 2 Ω. Aggiungeremo una resistenza da 0,5 Ω come resistenza dell’amperometro.

Anche se l’amperometro ha 0,5-Ω, influenzerà comunque la corrente nel circuito. La corrente all’interno del circuito dovrebbe essere 10/2 = 5 A. L’amperometro “resistenza 0,5-Ω” farà scendere la corrente a 10/2,5 = 4 A.

È uno spreco di corrente.

Ora si capisce perché l’amperometro è progettato per avere una resistenza molto piccola e vicina allo zero.

Per non influenzare il valore della corrente, l’amperometro utilizza una piccola resistenza collegata in parallelo al galvanometro. Lo scopo di questo design è quello di far fluire tutta la corrente attraverso la resistenza.

Perché?

Proprio come avete imparato nell’elettronica di base, più corrente fluirà attraverso un ramo di minore resistenza.

Il prossimo problema: l’amperometro è uno strumento di misura digitale? La risposta è NO. Un amperometro è uno strumento analogico. Si può trovare o usare l’amperometro “digitale”, ma non significa che l’amperometro funzioni in modo digitale. L’amperometro non è nemmeno meccanico. L’amperometro digitale che usate deve avere un display digitale (display a 7 segmenti), ma è a causa del convertitore.

Il multimetro digitale utilizza un ADC (convertitore analogico-digitale) fornito da un microcontrollore che fa tutto il calcolo e la visualizzazione attraverso una resistenza.

In teoria, un amperometro ha resistenza zero quindi l’amperometro non cambia nessun valore nel circuito. Ma come abbiamo già capito, la condizione ideale si verifica solo nell’analisi matematica, non in quella pratica. Anche un filo conduttore ha una resistenza molto piccola.

Bisogna fare attenzione quando si usa l’amperometro. Come detto sopra, l’amperometro deve essere collegato in serie al ramo. Se si collega l’amperometro in parallelo, la corrente sarà molto alta (si può ipotizzare un “cortocircuito”) e farà saltare il fusibile, distruggere l’amperometro o addirittura rompere i componenti del circuito.

Funzione dell’amperometro

Galvanometro e amperometro

Un galvanometro è in grado di rilevare il valore e la direzione della corrente in un circuito. Proprio come detto sopra, ha un indicatore attaccato all’armatura, fatta di bobine. Il display è calibrato per leggere i risultati del suo movimento.

Quindi qual è la differenza tra il galvanometro e l’amperometro?

Se avete visto il circuito in corrente continua più elementare allora vi rendete conto che l’armatura può essere mossa da un insieme di magneti mentre l’armatura è eccitata dalla corrente elettrica. Lo stesso concetto può essere usato per differenziare il galvanometro dall’amperometro:

Il galvanometro ha bisogno di una serie di magneti, mentre l’amperometro non ne ha bisogno.

L’altra differenza è che il galvanometro è in grado di misurare solo la corrente continua.

Lo potete immaginare vero? Perché non può misurare il valore AC? Dato che la corrente alternata ha polarità negativa, muoverà la lancetta nella direzione opposta. Piuttosto incasinato secondo me.

Quindi come fa l’amperometro a misurare la corrente alternata? Mentre l’amperometro DC usa ancora il principio della bobina mobile e del magnete, l’amperometro AC conta i pezzi di ferro che si muovono in presenza della forza elettromagnetica del filo della bobina fissa.

Il simbolo dell’amperometro sia AC che DC è sempre lo stesso. Proprio come un voltmetro, ma usiamo la lettera ‘A’ al suo posto. You may find it in the next section, how do we use an ammeter.

Shunt Resistance

There are two characteristics of a galvanometer:

• A very sensitive device even for a small change of electric current.
• Can’t measure high electric potential.

Since we should not change the electric current, we are only permitted to use a very small resistance. But how do we do it with a galvanometer?

We connect the resistor in a parallel with the galvanometer. Since it is a “parallel” connection, we may call it a shunt resistance. (Shunt = Parallel)

Remember what we have talked about above, the reason we put the ammeter in a series connection with the circuit? We will use the shunt resistance to draw all the current through it so that the galvanometer will only receive a very small current.

This way the galvanometer can measure much higher current. Of course, the shunt resistance will also protect the galvanometer at the same time.

How do we determine the value of the shunt resistance? Observe the equation below:

Where:

S = shunt resistance
G = resistance of the galvanometer
Ig = maximum current that can be passed through the galvanometer for full-scale deflection
I = the current to be measured

Because I is the current we measure, then the Ig is the only current permitted to pass through the galvanometer for full-scale deflection. And the rest current (I – Ig) have to flow through the shunt resistance.

We consider the G and S in parallel.

The effective resistance of the ammeter is expressed as:

How Does an Ammeter Work

The ammeter is designed to measure the electric current in a circuit.

Come funziona?

L’amperometro misurerà la corrente che scorre attraverso un insieme di bobine con resistenza e reattanza induttiva molto basse. L’impedenza deve essere mantenuta in un numero molto piccolo in modo che l’amperometro non cambi il valore della corrente a causa della sua impedenza extra.

L’immagine sopra è un amperometro a bobina mobile e spesso lo chiamiamo amperometro analogico. Al suo interno, ci sono dei magneti fissi che sono progettati per opporsi alla corrente elettrica che lo attraversa. Il suo indicatore è mosso da un’armatura, posta al centro del magnete (simile ai semplici motori a corrente continua). La lancetta è posizionata in un bel posto con la scala e il numero nello schermo di visualizzazione.

La cosa più importante di qualsiasi strumento di misura è che non dovrebbe cambiare i valori variabili nel circuito. Il voltmetro, l’amperometro e l’ohmmetro non possono cambiare la tensione, la corrente e la resistenza all’interno del circuito.

Come e cosa misura un amperometro

Dopo aver imparato cosa sono l’amperometro e il galvanometro, mettiamoli in pratica: come e cosa misura un amperometro.

Quello che dobbiamo capire qui sono:

• Capire cosa misura un amperometro
• Sapere come usare un amperometro per misurare la corrente

Capire cosa misura un amperometro

Se state leggendo questo post scommetto che avete capito cosa è la corrente. È difficile imparare un amperometro se non sai nemmeno cosa misura un amperometro. Tutto quello che dovete leggere prima è accessibile nel mio post su cosa sono le correnti elettriche. Riassunto,

La corrente elettrica è il cambiamento di carica in un periodo di tempo, misurato in ampere (A) e una carica è una particella atomica in un sistema elettrico, misurata in coulombs

Non dimenticare di collegare l’amperometro in serie al circuito. Se lo colleghi erroneamente in parallelo, agirà come un cortocircuito.

Sapere come usare un amperometro per misurare la corrente

Per esempio, usiamo un semplice circuito elettrico qui sotto. Useremo una fonte di tensione di 3V e una serie di 3 resistenze con resistenza di 10-Ω. Dalla legge di Ohm, sapremo facilmente che la corrente sarà di 1 Ampere. Poiché è facile calcolare un circuito molto semplice, non abbiamo bisogno di un amperometro.

Ma cosa faremo se il circuito è complesso, con molti componenti e un mix di collegamento serie-parallelo mentre non abbiamo il lusso del tempo? Gli strumenti di misura hanno luogo qui.

Comunque, analizziamo il circuito qui sotto:

Calcoliamo i1, i2 e i3.

Per cominciare, troveremo prima le correnti con la legge di Ohm di base per convalidare poi la lettura degli strumenti di misura.

Per i1, poiché è la corrente in serie con una sorgente di tensione, possiamo assumerla come corrente totale nel circuito. Per calcolare la corrente totale nel circuito, dobbiamo prima calcolare la resistenza totale nel circuito.

And then the total resistance

The total current is

For i2 and i3 we can use current division. Since R2 and R3 have the same resistance, we will split the total current by 2. Hence,

i2 = 0.1A and i3 = 0.1 A

We have the current values here. Time to use a different approach with an ammeter.

How much resistance does an ammeter have? Let’s assume it has 0.01-Ω.

For i1, we will put an ammeter between the voltage source and R1. the circuit become:

Like what you have noticed, the i1 is 0.19998 A.It is very close to the 2 A if we use Ohm’s law. Why are they different? Because if we use mathematical methods, we assume that every component is in ideal condition. The ideal ammeter has zero inner resistance which is impossible in a practical way. The ammeter’s resistance of 0.01-Ω reduces the total current a little bit and we can ignore the difference.

Moving on to the i2 and i3,

We get 0.09999 A for i2 and i3 instead of 0.1 A. And again, we can ignore the differences.

Frequently Asked Questions